4表面传热系数的确定方法 (1)微分方程式的数学解法 a)精确解法(分析解):根据边界层理论,得到 边界层徼分方程组一◆常微分方程→求解 b)近似积分法: 假设边界层内的速度分布和温度分布,解积分方程 c)数值解法:近年来发展迅速 可求解很复杂问题:三维、紊流、变物性、超音速 (2)动量传递和热量传递的类比法 利用湍流时动量传递和热量传递的类似规律,由湍流时 的局部表面摩擦系数推知局部表面传热系数 (3)实验法 第五章对流换热
第五章 对流换热 26 4 表面传热系数的确定方法 （1）微分方程式的数学解法 a）精确解法（分析解）：根据边界层理论，得到 边界层微分方程组 常微分方程 求解 b）近似积分法： 假设边界层内的速度分布和温度分布，解积分方程 c）数值解法：近年来发展迅速 可求解很复杂问题：三维、紊流、变物性、超音速 （2）动量传递和热量传递的类比法 利用湍流时动量传递和热量传递的类似规律，由湍流时 的局部表面摩擦系数推知局部表面传热系数 （3）实验法 用相似理论指导
5对流换热过程的单值性条件 单值性条件能单值地反映对流换热过程特点的条件 完整数学描述:对流换热微分方程组+单值性条件 单值性条件包括四项:几何、物理、时间、边界 (1)几何条件说明对流换热过程中的几何形状和大小 平板、圆管;竖直圆管、水平圆管;长度、直径等 (2)物理条件说明对流换热过程的物理特征 如:物性参数A、p、c和η的数值,是否随温 度和压力变化;有无内热源、大小和分布 (3)时间条件说明在时间上对流换热过程的特点 稳态对流换热过程不需要时间条件一与时间无关
5 对流换热过程的单值性条件 单值性条件：能单值地反映对流换热过程特点的条件 单值性条件包括四项：几何、物理、时间、边界 完整数学描述：对流换热微分方程组 + 单值性条件 (1) 几何条件 平板、圆管；竖直圆管、水平圆管；长度、直径等 说明对流换热过程中的几何形状和大小 (2) 物理条件 如：物性参数 、 、c 和 的数值，是否随温 度和压力变化；有无内热源、大小和分布 说明对流换热过程的物理特征 (3) 时间条件 稳态对流换热过程不需要时间条件 — 与时间无关 说明在时间上对流换热过程的特点
(4)边界条件说明对流换热过程的边界特点 边界条件可分为二类:第一类、第二类边界条件 a第一类边界条件 已知任一瞬间对流换热过程边界上的温度值 b第二类边界条件 已知任一瞬间对流换热过程边界上的热流密度值
(4) 边界条件 说明对流换热过程的边界特点 边界条件可分为二类：第一类、第二类边界条件 a 第一类边界条件 已知任一瞬间对流换热过程边界上的温度值 b 第二类边界条件 已知任一瞬间对流换热过程边界上的热流密度值
§5-3边界层概念及边界层换热微分方程组 边界层概念:当粘性流体流过物体表面时,会形成速度梯 度很大的流动边界层;当壁面与流体间有温差时,也会产 生温度梯度很大的温度边界层(或称热边界层) 1904年,德国科学家普朗特 L Prandtl 1流动边界层( Velocity boundary layer) 由于粘性作用,流 度 体流速在靠近壁面 of A+B 处随离壁面的距离 C 的缩短而逐渐降低 6 在贴壁处被滞止, Therma Concentration bound boundary boundary处于无滑移状态 第五章对流换热 29
第五章 对流换热 29 §5-3 边界层概念及边界层换热微分方程组 边界层概念：当粘性流体流过物体表面时，会形成速度梯 度很大的流动边界层；当壁面与流体间有温差时，也会产 生温度梯度很大的温度边界层（或称热边界层） 1 流动边界层（Velocity boundary layer） 1904年，德国科学家普朗特 L.Prandtl 由于粘性作用，流 体流速在靠近壁面 处随离壁面的距离 的缩短而逐渐降低； 在贴壁处被滞止， 处于无滑移状态
从y=0、U=0开始,u随 着y方向离壁面距离的增加 而迅速增大;经过厚度为6 的薄层,u接近主流速度U y),y=薄层一流动边界层 或速度边界层 6一边界层厚度 定义:uu∞=0.99处离壁的距离为边界层厚度 δ小:空气外掠平板,uo=10ms: x=100mm 1.8mm;,6=20m=2.5m 边界层内:平均速度梯度很大;y=0处的速度梯度最大 第五章对流换热
第五章 对流换热 30 从 y = 0、u = 0 开始，u 随 着 y 方向离壁面距离的增加 而迅速增大；经过厚度为 的薄层，u 接近主流速度 u y = 薄层 — 流动边界层 或速度边界层 — 边界层厚度 定义：u/u=0.99 处离壁的距离为边界层厚度 小：空气外掠平板，u=10m/s： x=100m m =1.8mm; x=200m m = 2.5mm 边界层内：平均速度梯度很大；y=0处的速度梯度最大